Энергия движущихся воздушных масс, энергия ветра огромна, она более чем в 100 раз превышает запасы гидроэнергии всех рек. Постоянно и всюду дуют на земле ветры (от еле заметного лишь по шелесту листьев до могучего урагана) и они могли бы легко удовлетворить все наши потребности в электроэнергии. Однако на сегодня ветроэлектро-станции вырабатывают только 0,001 часть расходуемой в мире энергии, хотя человечество с древних времен училось и умело использовать для своей пользы энергию ветра: под парусами, наполненными ветром, были совершены великие географические открытия, ветер молол зерно и качал воду, помогал добывать руду и развивал победные флаги
на башнях.
Основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности.
Земная поверхность неоднородна: суша, океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание поверхности под одной и той же широтой. Вращение Земли также вызывает отклонения воздушных течений. Все эти причины осложняют общую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельных циркуляции, в той или иной степени связанных друг с другом.
На экваторе у земной поверхности лежит зона затишья со слабыми пе-
ременными ветрами. На север и на юг от зоны затишья расположены зоны
пассатов, которые вследствие вращения Земли с запада на восток имеют от-
клонение к западу. Таким образом, в северном полушарии постоянные ветры
приходят с северо-востока, в южном с юго-востока, как показано на схеме
Существующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветро-колеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса.
Первый класс включает ветродвигатели, у которых ветровое колесо располагается в вертикальной плоскости; при этом плоскость вращения перпендикулярна направлению ветра, и, следовательно, ось ветроколеса параллельна потоку. Такие ветродвигатели называются крыльчатыми.
Быстроходностью называется отношение окружной скорости конца ло-
пасти к скорости ветра:
Крыльчатые ветродвигатели, согласно ГОСТ 2656-44, в зависимости от
типа ветроколеса и быстроходности, разделяются на три группы (рис. 6.2.1).
− ветродвигатели многолопастные, тихоходные, с быстроходностью
Zn ≤ 2.
− ветродвигатели малолопастные, тихоходные, в том числе ветряные
мельницы, с быстроходностью Zn > 2.
− ветродвигатели малолопастные, быстроходные, Zn ≥ 3.
Ко второму классу относятся системы ветродвигателей с вертикаль-
ной осью вращения ветрового колеса. По конструктивной схеме они разби-
ваются на группы:
− карусельные, у которых нерабочие лопасти либо прикрываются шир-
мой, либо располагаются ребром против ветра;
− роторные ветродвигатели системы Савониуса.
К третьему классу относятся ветродвигатели, работающие по принци-
пу водяного мельничного колеса и называемые барабанными. У этих ветро-двигателей ось вращения горизонтальна и перпендикулярна направлению ветра.
Крыльчатые ветродвигатели, согласно ГОСТ 2656-44, в зависимости от
типа ветроколеса и быстроходности, разделяются на три группы (рис. 3.1).
Задача 1.
Определить мощность ветровой электрической станции, содержащей 
Однотипных ветроэнергетических установок. Длина лопасти ветроколеса 
, скорость ветра 
, КПД ветроустановки 
%; электрический КПД установки(генератора и преобразователя) 
%; температура воздуха 
, атмосферное давление 
.
Таблица исходных данных.
| Вариант | 
|  , м
|  ,м/с
|  %
|  %
|  ,0С
|  ,кПа
|
| 8 | 55 | 12 | 31 | 73 | -20 | 100 | |
| 9 | 57 | 11 | 32 | 74 | -15 | 101 | |
| 10 | 58 | 10 | 33 | 75 | -10 | 100 | |
| 11 | 61 | 9 | 34 | 78 | -5 | 99 |
Задача №2
Дана трехлопастная ветроустановка, диаметр ветроколеса равен 80 м. Скорость ветра 5 м/с, температура окружающей среды 20°С (ρ=1,188 кг/ м3/). Коэффициент отбора мощности принять 0,45.
Определить:
1) мощность, развиваемую ветроустановкой.
Тема практического занятия № 6: Расчет двухконтурной геотермальной электрической станции (2 час).
Тема практического занятия №7: Расчет термодинамического цикла и энергетических показателей теплонасосной установки (3 часа).
Литература
1. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Борисов Г.А. СПб.: Наука, 2002 г.
2. Лабейш В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники
энергии. – СПб.: СЗТУ, 2003. – 80 с